Экспериментальное исследование истечения пристенных пленок жидкости со спутным газовым потоком из сопла в вакуум. 2. Течение за срезом сопла


Просмотр статьи
PDF, 1,6 МБ

Experimental Study of Near-Wall Liquid Film Outflow with Co-Current Gas Flow from Nozzle into Vacuum. 1. Flow Structure behind Nozzle

Outflow of a near-wall liquid film with co-current gas flow from a nozzle (cylindrical channel) into vacuum is studied experimentally. Special features of near-wall liquid films ejection into vacuum are established with the help of the developed measurement techniques (droplet phase flow structure visualization with ordinary and laser illumination, deposition of droplets on paper substrates, spectrophotometry): turn of the film in the opposite direction at the nozzle lip and its rise along the outer surface of the nozzle against gravity, cooling due to evaporation, disintegration into droplets with the formation of the spatial flow structure, which includes two typical areas: central and peripheral. The temperature of the liquid film formed on the outer surface of the nozzle is measured. It is shown that the film is cooled down to a temperature at which the pressure of liquid saturated vapors becomes equal to the pressure in the vacuum chamber. The distribution functions of droplets by size, direction of fly, and velocity in the peripheral area of the flow are obtained.

nozzle, near-wall liquid film, co-current gas flow, outflow into vacuum, phase transition

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.3.841

Юрий Николаевич Вязов, Виктор Григорьевич Приходько, Игорь Вячеславович Ярыгин, Вячеслав Николаевич Ярыгин

Том 20, выпуск 3, 2019 год



Экспериментально исследуется истечение пристенной пленкой жидкости со спутным газовым потоком из сопла (цилиндрического канала) в вакуум. С использованием развитых методов диагностики (визуализация структуры течения капельной фазы c обычной и лазерной подсветкой, осаждение капель на бумажные полоски, спектрофотометрия) установлены особенности истечения пристенных пленок жидкости в вакуум: разворот на выходной кромке сопла в обратном направлении и подъем по наружной поверхности сопла против силы тяжести, охлаждение за счет испарения, распад на капли с образованием пространственной структуры течения, включающей две области – центральную и периферийную. Измерены температуры пленки жидкости образующейся на наружной поверхности сопла. Показано, что пленка охлаждается до температуры, при которой давление её насыщенных паров становится равных давлению в вакуумной камере. Измерены функции распределения капель по размерам, направлениям и скоростям в пери-ферийной области течения.

сопло, пристенная пленка жидкости, спутный газовый поток, истечение в вакуум, фазовые превращения

DOI: http://doi.org/10.33257/PhChGD.20.3.841

Юрий Николаевич Вязов, Виктор Григорьевич Приходько, Игорь Вячеславович Ярыгин, Вячеслав Николаевич Ярыгин

Том 20, выпуск 3, 2019 год



1. Ю.Н. Вязов, В.Г. Приходько, И.В. Ярыгин, В.Н. Ярыгин. Экспериментальное исследование истечения пристенных пленок жидкости со спутным газовым потоком из сопла в вакуум. 1. Взаимодействие внутри сопла // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. 2018. Т.19, №1. http://chemphys.edu.ru/issues/2018-19-1/articles/728/ DOI: 10.33257/PhChGD.19.1.728
2. Mikatarian R.R., Anderson R.G. An Experimental Investigation of a Liquid Jet Expelled into a Vacuum. // J. of Spacecraft and Rockets. 1966. Vol.3. – P. 267.
3. Fuchs H., Legge H. Flow of a Water into Vacuum//Acta Astronautica. 1979. Vol.6. – Pp. 1213-1226.
4. Alred J.W., Smith L.N., Wang K.C., Lumpkin F.E., Fitzgerald S.M. Modelling of Water Injection into Vacuum // Proc. Eighth Annual Thermal and Fluids Analysis Wokshop. Spacecraft Analysis and Design. 1997. Houston, Texas.
5. Приходько В.Г., Храмов Г.А., Ярыгин В.Н. Крупномасштабная криогенно-вакуумная установка для исследования газодинамических процессов // Приборы и техника эксперимента. 1996. № 2. – С. 162-164.
6. V.G. Prikhodko, I.V. Yarygin, Yu.N. Vyazov. Spectrophotometry technique for droplet phase spatial distribution measurements in gas-droplet flow behind a supersonic nozzle in a vacuum // Interfacial Phenomena and Heat Transfer. 2019. Vol. 7, Iss. 2. – Pp. 105-111. DOI: 10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.2019031185.